[发明专利]基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统及工作方法

权利要求书

1.一种基于32位浮点型处理器的数字式励磁控制系统，包括：

模拟量采样单元：用于对发电机定子电压、定子电流、励磁电流等信号的采集；

开关量输入与输出单元：用于完成对系统开关量信号的采集与输出；

CPU主控单元：用于完成对所有数据的转换和逻辑运算，计算得出当时工况下所需的可控硅触发角度，完成对主要故障信号的报警与处理；

显示单元：用于完成主要数据和各种运行状态信号、报警信号显示；

其特征在于它主要包括：

DSP处理器模块、开关量输入模块、第一电平转换模块、第二电平转换模块、开关量输出模块、模拟量适配模块、频率测量模块、交流采样模块、数据存储模块、励磁电流适配模块、第一数据收发模块、第二数据收发模块和智能显示单元模块；

所说的开关量输入模块的输出端连接第一电平转换模块的输入端，第一电平转换模块的输出端连接DSP处理器模块的I/O输入端；

所说的第二电平转换模块的输入端与DSP处理器模块的I/O输出端连接，第二电平转换模块的输出端连接开关量输出模块的输入端；

所说的模拟量适配模块输出端连接交流采样模块的输入端，对于交流采样模块，其数据输出端连接至DSP处理器模块的数据总线输入端，DSP处理器模块的控制交流采样的逻辑输出端连接交流采样模块的控制总线输入端；同时，在模拟量适配模块的输出端，其中一路定子电压信号输出连接至频率测量模块的输入端；频率测量模块的输出端连接DSP处理器模块的捕捉输入端；DSP处理器模块的SPI输出端与数据存储模块的输入端连接；励磁电流适配模块的输入端与智能功率柜单元的励磁电流输出端连接，励磁电流适配模块的输出端与DSP处理器模块的内部A/D的输入端连接；DSP处理器模块的CAN1通讯输出端与第一数据收发模块的输入端双向连接，第一数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接；DSP处理器模块的CAN2通讯输出端与第二数据收发模块的输入端双向连接，第二数据收发模块的输出端分别与智能显示单元和智能功率单元的输入端双向连接。

2.按照权利要求1所说的控制系统，其特征在于所说的开关量输入模块由低通滤波电路、光隔离电路、二极管显示电路和逻辑转换电路组成，其第一级电路对24V开关量信号进行低通滤波后，通过第二级光隔离电路将信号由24V转换为5V并通过发光二极管显示，再通过第三级的逻辑转换电路取反后送至第一电平转换模块的输入端；

所说的第一电平转换模块由电平转换芯片与对应的接口电路构成，将采集到的5V开关量信号转换为3.3V后输入至DSP处理器模块的I/O输入端；所说的第二电平转换模块由电平转换芯片与对应的接口电路构成，将从DSP处理器模块I/O输出端接收到的3.3V开关量信号转换为5V后输入至开关量输出模块的输入端；

所说的开关量输出模块由两级逻辑转换电路、光隔离电路和二极管显示电路组成，将接收到的5V开关量信号经过两次逻辑转换，通过光隔离电路转换为24V信号，并且通过发光二极管显示出来，最后输送出去。

3.按照权利要求1所说的控制系统，其特征在于所说的模拟量适配模块由模拟量预处理电路组成，模拟量输入信号包括同步发电机定子电压和定子电流两种基本信号，由常规的运放电路组成，通过适配电路将三相定子电压信号，三相定子电流信号调整至满足交流采样模块输入端所需的电压范围，送至交流采样模块的输入端，同时将完成适配的定子电压三相中的一相，输送至频率测量模块的输入端；所说的三相定子电流信号需经过电阻分压后转换为电压信号。

4.按照权利要求1所说的控制系统，其特征在于所说的频率测量模块由滤波电路、输入限幅电路、电压比较输出电路、输出限幅保护电路组成，通过这些电路将单相的定子电压信号，转换为5V的方波信号输出至DSP处理器模块的捕捉引脚输入端。

5.按照权利要求1所说的控制系统，其特征在于所说的交流采样模块与DSP处理器模块的接口电路是由模数转换器(交流采样芯片)和数字信号处理器及相关的接口器件所组成，DSP通过控制总线的逻辑控制信号对模数转换器完成控制，经过模拟量模块处理后的模拟信号输入交流采样芯片后，直接转换为可满足DSP输入端电压要求的数字信号通过数据总线输入DSP芯片的数据输入端，然后按照软件所设计的交流采样算法进行处理，得到相关的控制参数。